国内基础教育阶段人工智能课程发展的现状与思考
当前，随着人工智能技术的爆发式发展，人类社会正加速进入一个万物互联、万物智能的新时代。世界各国为了力争占据人工智能技术的制高点，纷纷将发展人工智能上升为国家战略，并先后启动了一系列人工智能重大项目。我国国家层面明确的指向性促使人工智能基础教育焕发出全新的生命力与活力，成为时下的热点话题。笔者通过文献研究，结合实践情况，分析了当前基础教育阶段人工智能课程发展的现状，并对课程建设进行思考，以期为人工智能基础教育课程建设与发展提供参考。
● 我国基础教育阶段人工智能课程发展的现状
1.教材研发现状
基础教育阶段人工智能教材的研发、推广与发行，对推动中小学人工智能课程的建设有着重要的意义与参考价值。2018年1月，山东省初中信息技术教材进行改版，将Python、Scratch、Arduino、人工智能等知识纳入教材中。2018年6月，苏州大学出版社出版“中小学人工智能系列丛书”。[1]2018年7月，全球首本高中人工智能教材《人工智能基础（高中版）》正式发行。[2]2018年8月，河南人民出版社出版“人工智能实验教材”系列丛书，丛书内容覆盖幼儿园至高中全阶段。2018年10月，浙江杭州上海世界外国语小学与浙江大学计算机学院合作出版的中小学人工智能教育丛书《小学iOS编程初探》成为国内关于iOS编程在小学应用的首套教育丛书。2018年11月，《人工智能精品课程系列丛书》出版，丛书涵盖中小学各学段。[3]2019年1月，北京师范大学出版社出版《人工智能（初中版）》教材。2019年3月，四川省首套中小学人工智能教育用书《K12人工智能教育》由电子工业出版社出版，教材有小初高三个版本。[3]2019年5月，商务印书馆出版发行面向初中学生的人工智能教材《人工智能入门》（全四册）。2019年10月面向小学生的人工智能教材《人工智能启蒙》（全六册）由商务印书馆出版发行。《人工智能（高中版）》一书将于2020年9月出版发行，内容精选八个人工智能核心基础模块。
从现有课程教材发布情况来看，教材居然在一定程度上贯彻了新课标的要求，解决了教师想教无教材的现状，却没有很好地解决学生想学难动手的难题，教材内容存在知识超纲且知识点较难、教材组织形式单一、缺少实践设计、没有涉及智能技术的应用与体验等问题，同时课程的开展对各类软硬件有较强的依赖性，并不符合教学一线的实际需求。
2.课程理论研究现状
利用中国知网检索发表时间在2000年1月至2019年12月这20年间的文献，以“人工智能”并含“课程”+“中小学”或含“基础教育”为主题搜索到175篇相关论文，以“人工智能课程”+“中小学”或含“基础教育”为主题搜索到41篇相关论文，且41篇论文均为2017—2019这三年发表。通过对文献阅读研究可以发现，基础阶段的人工智能教育近几年才成为研究热点，人工智能教育还处于摸索阶段，相关课程理论方面的研究成果并不多，已开展的研究主要集中在课程内容设置、教学方法选择以及课程评价体系建立等方面。
在课程内容设置方面，李新认为可按照基础体验、兴趣培养、自主探究、专业学习等层级，由浅入深逐步规划人工智能的课程内容。[4]张建彬提出初中人工智能课程内容应以常见的技术应用为主，设置体验感知、原理学习和编程实践三个模块，模块内容的学习过程是一个到解决问题逐步进阶的过程。[5]艾伦认为课程教学内容应该是人工智能技术中使机器会看、会听、会说、会行动等方面的内容。[6]在教学方法选择方面，郑妍等人认为在人工智能课程实施过程中应选用以教师为主体的教授式教学与以学生为主体的项目式教学方法。[7]韩克、艾伦等人提倡基于项目或基于问题的教学方法。[8]王本陆等人认为有效的学习方法主要包括探究式学习、跨学科学习、沉浸式学习、协作式学习等。在课程评价体系建立方面，张建彬提倡课程的评价应以过程性评价为主、测试性评价为辅。[9]秦记峰、王艳霞等人提出要建立多元化的学生实验评价体系，差异性和激励性原则并重，将形成性评价与终结性评价相结合。[10][11]
纵观现有的理论研究可以发现，基础教育阶段的人工智能课程内容还没有统一的标准。
3.课程开发现状
课程开发中，既有校外社会教育机构与学校合作开发人工智能课程，也有少数学校开始探索并结合学生的兴趣与学校的实际情况开发人工智能校本课程，并有针对性地开展了课程的组织。2017年春季，中国人民大学附属中学将人工智能模块加入到信息技术课程体系中，构建“人工智能+X”中学人工智能课程体系，开发包括机器人、数据挖掘等20多门人工智能校本课程。[12]2018年3月，南京雨花台中学国际部引入3D打印、航模等人工智能相关课程，促进学科知识融合。[13]2019年5月，北京十一学校构建人工智能课程建设方案，将人工智能纳入通识教育、常规信息技术课程、高端课程项目研究的融合性课程中。[14]也有部分学校和一線教师尝试在STEM、创客、机器人等跨学科课程中探索实践人工智能教育。[15]
从课程开发情况来看，目前国内基础教育阶段人工智能课程大多由校外社会教育机构以及校内一线教师开发，依托于信息技术课程、校本课程（如STEM课程、创客课程）、社团形式来开展课程。由于课程需要软硬件设备设施的支持，全面铺开人工智能课程有一定难度。
4.课程实施现状
自《新一代人工智能发展规划》印发后，贵阳市、成都武侯区、北京东城区等地区，除了高中学段，都成规模开设了面向小学阶段部分年级的人工智能课程。[16]2018年9月，全国40所首批试点学校使用《人工智能基础（高中版）》教材，利用综合实践课开展人工智能教学，每周设置两个课时的学习时间。2019年1月19日，教育部“中小学人工智能教育”项目发布，指出北京、广州、深圳、武汉、西安5城作为第一批试点城市，面向3～8年级学生试点学习人工智能教育与编程课程。2019年2月，常州市教育明确将在常州市14所高中学校引入人工智能课程，但目前课程暂未具体开展实施。在2019年，山东省、山西省、福建省等省的教育行政部门陆续发布通知，提出开展中小学人工智能课程实验，推进人工智能教育试点区域和试点学校的建设，推动人工智能教育大力发展。
目前课程实施主要针对义务教育阶段学校开展人工智能教育试点，高中阶段涉及并不多。课程的教学大多是由信息技术教师、科学教师以及科技辅导员担任，专业教师相对比较缺乏，教师素质普遍不高，这在一定程度上制约了人工智能课程的发展。
● 基础教育阶段人工智能课程发展的思考
1.跨学科融合，创新课程教学
人工智能学科涉及计算机科学、哲学、神经生理学、心理学等多个领域，具有跨学科性、综合性和复杂性，进行人工智能教学需融合众多相关学科知识，创新设计课程的教学目标、教学内容、教学策略以及教学评价等。基础教育阶段人工智能课程教学目标不仅需要学生系统了解人工智能技术的基本原理和运算方法，还需增强学生的人工智能意识与思维模式，提升信息素养，激发学生利用人工智能技术创建美好世界的情感。围绕教学目标，人工智能课程的教学内容应注重跨学科融合，深度挖掘教学素材，按照体验技术、动手实践、创新应用“三步走”实现课程内容的层次化与序列化，让处于不同学段、拥有不同认知水平与思维方式的学生都能从中获取有关人工智能的知识技能与情感体验。
2.教科研融合，提升教师素质
任何课程的实施与评价都离不开教师，人工智能技术本身的跨学科性与前沿性，需要教师具备专业技能和钻研精神，不仅要会教学，还要会研究。学校要加强组织有关人工智能教育方面的师资培训，提高教师对人工智能课程及其相关政策的认识，引导各科教师跨学科分工合作。同时，也要求教师树立终身学习理念，发挥教师主动参加学习、积极参与研究的精神，促使教师主动关注国际人工智能教育发展趋势，鼓励教师参与人工智能课程方面的课题研究，不断增强学科专业知识和课程研究能力，提升教师队伍素质，促进教师专业化发展。
3.软硬件融合，搭建资源平台
人工智能课程的顺利开设必须依赖一定的软硬件资源，开设相关课程的学校须完善配套软硬件设施的建设。一方面学校应制订措施，确保对课程配套软硬件设施的支持与投入，并能及时更新;另一方面应鼓励教师根据本校教学与学生实际情况，充分利用网络平台和教育教学软件平台搭建课程资源平台，平台内整合课程数字化教学资源，包括教学实录、教学案例（项目）、学习素材、学习工具等资源。资源平台的搭建为硬件教学的有效开展提供了保障，不仅可以延伸学生学习的时间和空间，引导学生进行自主学习，还可以通过共建共享优秀课例和实践活动案例，实现资源共享与经验辐射。
4.产学研融合，助推课程发展
随着人工智能上升为国家战略，人工智能在教育产业中拥有着广阔的发展应用前景，科技公司纷纷着手布局“人工智能+教育”，探索未来教育教学新模式。由于当前国内人工智能人才供需比例严重失衡，为加强人才培养，补齐人才短板，高校纷纷增设人工智能专业，并建立相关实验室和研发中心开展理论与实践研究。我国先后发布了一系列基礎教育阶段人工智能教育方面的制度与政策，促使人工智能教育从高等教育走向基础教育，实现产学研融合，而且可以加强基础教育阶段人工智能课程的顶层设计，助推人工智能课程的落地实践，也有利于企业和高校向中小学校提供师资培训、资源开发、平台建设等方面的指导与支持，为夯实人工智能专业人才培养奠定基础。
● 结束语
人工智能教育的兴起为我国基础教育改革带来了全新的机遇和挑战，当前基础教育阶段的人工智能教育还处于摸索阶段，相关课程的建设与发展是一个长期探索的过程，虽然已有一些先行成果，但仍需持续关注人工智能教育的研究与实践进展，重点应对人工智能课程的开发与实施开展进一步研究，为我国基础教育阶段人工智能普及教育添砖加瓦。
参考文献：
[1]张凝.steam教育理念下的人工智能教材[N].中华读书报，2018-07-18（21）.
[2]汤晓鸥，陈玉琨.人工智能基础（高中版）[M].上海：华东师范大学出版社，2018.
[3]国家教材委员会将编写人工智能等领域教材，AI人才培养进入新阶段[EB/OL].[2020-01-08].https：//baijiahao.baidu.com/s？id=1655161286686903037&wfr=spider&for=pc.
[4]李新.义务教育阶段开设人工智能教育课程深究[J].新课程（下），2019（06）：126.
[5]张建彬.初中人工智能课程建设初探[J].中小学信息技术教育，2019（12）：62-64.
[6]艾伦.中小学人工智能课程定位分析[J].中国现代教育装备，2017（20）：1-5.
[7]郑妍，周倩，王惠欣.基础教育阶段人工智能课程的有效教学模式探析[J].中国教育信息化，2019（16）：10-14.
[8]韩克.高中信息技术课程中的人工智能教学[J]中国国外教育，2019（10）：165，168.
[9]王本陆，千京龙，卢亿雷，等.简论中小学人工智能课程的建构[J].教育研究与实验，2018（04）：37-43.
[10]秦记峰，任东海.人工智能课程实践教学改革探讨和研究[J].计算机教育，2019，10（10）：12-15.
[11]王艳霞，段正杰.“人工智能”课程实践教学改革探索[J].中国信息技术教育，2015（08）：7-8.
[12]施芳.小粉丝迷上前沿新知[N].人民日报，2019-10-10（12）.
[13]赵婀娜.激发孩子的好奇心（特色课程）[N].人民日报，2019-05-24（12）.
[14]袁勇.加快智能时代教育变革创新[N].经济日报，2019-05-18.
[15]谢忠新，曹杨璐，李盈.中小学人工智能课程内容设计探究[J].中国电化教育，2019（04）：17-22.
[16]秦建军，郭艳玫，马福贵.思维素养视角下的中小学人工智能教育[J].中小学信息技术教育，2019（05）：68-71.
作者简介：周静（1987.12—），女，汉族，江苏丹阳人，理学硕士学位，研究生学历，中学一级教师，研究方向为机器学习与智能信息处理、高中信息技术教学。
基金项目：江苏省教育科学“十三五”规划2020年度课题“高中人工智能校本课程的开发与实施研究”（课题编号：C-c/2020/02/05）、常州市教育科学“十三五”规划2019年度青年教师专项课题“指向技术素养的高中人工智能校本课程的开发与实施研究”（课题编号：CJK-Q2020071）。
